JP2016118135A - Exhaust emission control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust purification system.
従来、内燃機関から排出される排気中の窒素化合物(NOx)を還元浄化する触媒として、NOx吸蔵還元型触媒が知られている。NOx吸蔵還元型触媒は、排気がリーン雰囲気のときに排気中に含まれるNOxを吸蔵すると共に、排気がリッチ雰囲気のときに排気中に含まれる炭化水素で吸蔵していたNOxを還元浄化により無害化して放出する。このため、触媒のNOx吸蔵量が所定量に達した場合は、NOx吸蔵能力を回復させるべく、排気管噴射やポスト噴射によって排気をリッチ状態にする所謂NOxパージを定期的に行う必要がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a NOx occlusion reduction type catalyst is known as a catalyst for reducing and purifying nitrogen compounds (NOx) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine. The NOx occlusion reduction catalyst occludes NOx contained in the exhaust when the exhaust is in a lean atmosphere, and harmless NOx occluded by hydrocarbons contained in the exhaust when the exhaust is in a rich atmosphere. And release. For this reason, when the NOx occlusion amount of the catalyst reaches a predetermined amount, so-called NOx purging that makes the exhaust gas rich by exhaust pipe injection or post injection needs to be performed periodically in order to recover the NOx occlusion capacity ( For example, see Patent Document 1).
また、NOx吸蔵還元型触媒には、排気中に含まれる硫黄酸化物(以下、SOxという)も吸蔵される。SOx吸蔵量が増加すると、NOx吸蔵還元型触媒のNOx浄化能力を低下させる課題がある。このため、SOx吸蔵量が所定量に達した場合は、NOx吸蔵還元型触媒からSOxを離脱させてS被毒から回復させるべく、排気管噴射やポスト噴射によって上流側の酸化触媒に未燃燃料を供給して排気温度をSOx離脱温度まで上昇させる所謂SOxパージを定期的に行う必要がある(例えば、特許文献2参照)。 The NOx occlusion reduction type catalyst also occludes sulfur oxide (hereinafter referred to as SOx) contained in the exhaust gas. When the SOx occlusion amount increases, there is a problem that the NOx purification ability of the NOx occlusion reduction type catalyst is lowered. For this reason, when the SOx occlusion amount reaches a predetermined amount, unburned fuel is injected into the upstream oxidation catalyst by exhaust pipe injection or post injection so that SOx is released from the NOx occlusion reduction catalyst and recovered from S poisoning. Therefore, it is necessary to periodically perform a so-called SOx purge for raising the exhaust temperature to the SOx separation temperature (see, for example, Patent Document 2).
ところで、SOxパージやNOxパージ(以下、単に再生処理ともいう)をエンジン高回転時に行うと、エンジン温度が急上昇して触媒の熱劣化を招く可能性がある。また、再生処理に吸入空気量を絞る空気系制御と燃料噴射量を増加させる噴射系制御とを併用する場合は、エンジン高回転時に空気系制御の精度を確保することが難しくなり、触媒再生を確実に完結できない課題もある。 By the way, if SOx purge or NOx purge (hereinafter also simply referred to as regeneration process) is performed at a high engine speed, the engine temperature may rise rapidly, leading to thermal degradation of the catalyst. In addition, when the air system control for reducing the intake air amount and the injection system control for increasing the fuel injection amount are used in combination for the regeneration process, it becomes difficult to ensure the accuracy of the air system control at the time of high engine rotation, and catalyst regeneration is difficult. Some issues cannot be reliably completed.
開示のシステムは、触媒の再生処理時にエンジン温度の急上昇を効果的に防止することを目的とする。 The disclosed system aims to effectively prevent a rapid increase in engine temperature during the regeneration process of the catalyst.
開示のシステムは、内燃機関の排気通路に設けられて排気中のNOxを還元浄化するNOx還元型触媒と、排気をリッチ状態にして前記NOx還元型触媒のNOx浄化能力を回復させる再生処理を実行する再生制御手段と、前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得手段と、前記回転数取得手段で取得される回転数が所定の上限回転数閾値よりも高くなると、前記再生制御手段による再生処理の実行を禁止する再生禁止手段とを備える。 The disclosed system executes a NOx reduction type catalyst that reduces and purifies NOx in exhaust gas provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a regeneration process that restores the NOx purification capacity of the NOx reduction type catalyst by making exhaust rich. A regeneration control means for performing the operation, a rotational speed acquisition means for acquiring the rotational speed of the internal combustion engine, and a regeneration by the regeneration control means when the rotational speed acquired by the rotational speed acquisition means is higher than a predetermined upper limit rotational speed threshold value. Reproduction prohibiting means for prohibiting execution of processing.
開示のシステムによれば、触媒の再生処理時にエンジン温度の急上昇を効果的に防止することができる。 According to the disclosed system, it is possible to effectively prevent a rapid increase in engine temperature during the regeneration process of the catalyst.
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る排気浄化システムを説明する。 Hereinafter, an exhaust purification system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)10の各気筒には、図示しないコモンレールに畜圧された高圧燃料を各気筒内に直接噴射するインジェクタ11がそれぞれ設けられている。これら各インジェクタ11の燃料噴射量や燃料噴射タイミングは、電子制御ユニット(以下、ECUという)50から入力される指示信号に応じてコントロールされる。
As shown in FIG. 1, each cylinder of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10 is provided with an
エンジン10の吸気マニホールド10Aには新気を導入する吸気通路12が接続され、排気マニホールド10Bには排気を外部に導出する排気通路13が接続されている。吸気通路12には、吸気上流側から順にエアクリーナ14、吸入空気量センサ(以下、MAFセンサという)40、可変容量型過給機20のコンプレッサ20A、インタークーラ15、吸気スロットルバルブ16等が設けられている。排気通路13には、排気上流側から順に可変容量型過給機20のタービン20B、排気後処理装置30等が設けられている。なお、図1中において、符号41はエンジン回転数センサ、符号42はアクセル開度センサ、符号46はブースト圧センサをそれぞれ示している。
An
EGR装置21は、排気マニホールド10Bと吸気マニホールド10Aとを接続するEGR通路22と、EGRガスを冷却するEGRクーラ23と、EGR量を調整するEGRバルブ24とを備えている。
The EGR
排気後処理装置30は、ケース30A内に排気上流側から順に酸化触媒31、NOx吸蔵還元型触媒32、パティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタという)33を配置して構成されている。また、酸化触媒31よりも上流側の排気通路13には、ECU50から入力される指示信号に応じて、排気通路13内に未燃燃料(主にHC)を噴射する排気管噴射装置34が設けられている。
The
酸化触媒31は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面に酸化触媒成分を担持して形成されている。酸化触媒31は、排気管噴射装置34又はインジェクタ11のポスト噴射によって未燃燃料が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。
The
NOx吸蔵還元型触媒32は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面にアルカリ金属等を担持して形成されている。このNOx吸蔵還元型触媒32は、排気空燃比がリーン状態のときに排気中のNOxを吸蔵すると共に、排気空燃比がリッチ状態のときに排気中に含まれる還元剤(HC等)で吸蔵したNOxを還元浄化する。
The NOx
フィルタ33は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ33は、排気中のPMを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、PM堆積推定量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆるフィルタ強制再生が実行される。フィルタ強制再生は、排気管噴射又はポスト噴射によって上流側の酸化触媒31に未燃燃料を供給し、フィルタ33に流入する排気温度をPM燃焼温度まで昇温することで行われる。
The
第1排気温度センサ43は、酸化触媒31よりも上流側に設けられており、酸化触媒31に流入する排気温度を検出する。第2排気温度センサ44は、NOx吸蔵還元型触媒32とフィルタ33との間に設けられており、フィルタ33に流入する排気温度を検出する。NOx/ラムダセンサ45は、フィルタ33よりも下流側に設けられており、NOx吸蔵還元型触媒32を通過した排気のNOx値及びラムダ値(以下、空気過剰率ともいう)を検出する。
The first
ECU50は、エンジン10等の各種制御を行うもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うため、ECU50にはセンサ類40〜46のセンサ値が入力される。また、ECU50は、フィルタ強制再生制御部51と、SOxパージ制御部60と、SOxパージ禁止部70と、MAF追従制御部80と、噴射量学習補正部90と、MAF補正係数演算部95とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるECU50に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
The ECU 50 performs various controls of the
フィルタ強制再生制御部51は、車両の走行距離、あるいは図示しない差圧センサで検出されるフィルタ前後差圧からフィルタ33のPM堆積量を推定すると共に、このPM堆積推定量が所定の上限閾値を超えると強制再生フラグFDPFをオンにする(図2の時刻t1参照)。強制再生フラグFDPFがオンにされると、排気管噴射装置34に排気管噴射を実行させる指示信号が送信されるか、あるいは、各インジェクタ11にポスト噴射を実行させる指示信号が送信されて、排気温度をPM燃焼温度(例えば、約550℃)まで昇温させる。この強制再生フラグFDPFは、PM堆積推定量が所定の下限閾値まで低下するとオフにされる(図2の時刻t2参照)。
The filter forced
[SOxパージ制御]
SOxパージ制御部60は、本発明の再生制御手段の一例であって、排気をリッチ状態にして排気温度を硫黄離脱温度(例えば、約600℃)まで上昇させて、NOx吸蔵還元型触媒32をSOx被毒から回復させる制御(以下、この制御をSOxパージ制御という)を実行する。
[SOx purge control]
The SOx
図2は、本実施形態のSOxパージ制御のタイミングチャートを示している。図2に示すように、SOxパージ制御を開始するSOxパージフラグFSPは、後述するSOxパージ禁止フラグFPro_SPがオフの状態で、強制再生フラグFDPFがオフにされるとオンにされる(図2の時刻t2参照)。 FIG. 2 shows a timing chart of the SOx purge control of this embodiment. As shown in FIG. 2, the SOx purge flag F SP for starting the SOx purge control is turned on when the SOx purge prohibition flag F Pro_SP described later is turned off and the forced regeneration flag F DPF is turned off (FIG. 2). see time t 2 of 2).
本実施形態において、SOxパージ制御によるリッチ化は、空気系制御によって空気過剰率を定常運転時(例えば、約1.5)から理論空燃比相当値(約1.0)よりもリーン側の第1目標空気過剰率(例えば、約1.3)まで低下させるSOxパージリーン制御と、噴射系制御によって空気過剰率を第1目標空気過剰率からリッチ側の第2目標空気過剰率(例えば、約0.9)まで低下させるSOxパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、SOxパージリーン制御及び、SOxパージリッチ制御の詳細について説明する。 In the present embodiment, the enrichment by the SOx purge control is performed by adjusting the excess air ratio to the lean side from the theoretical air-fuel ratio equivalent value (about 1.0) from the steady operation (for example, about 1.5) by the air system control. SOx purge lean control for reducing to 1 target excess air ratio (for example, about 1.3) and injection system control to reduce the excess air ratio from the first target excess air ratio to the second target excess air ratio on the rich side (for example, about 0) This is realized by using together with the SOx purge rich control that lowers to .9). Details of the SOx purge lean control and the SOx purge rich control will be described below.
[SOxパージリーン制御の空気系制御]
図3は、SOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtの設定処理を示すブロック図である。第1目標空気過剰率設定マップ61は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Q(エンジン10の燃料噴射量)に基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したSOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λSPL_Trgt(第1目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
[Air system control for SOx purge lean control]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a process for setting the MAF target value MAF SPL_Trgt during the SOx purge lean control. The first target excess air
まず、第1目標空気過剰率設定マップ61から、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてSOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λSPL_Trgtが読み取られて、MAF目標値演算部62に入力される。さらに、MAF目標値演算部62では、以下の数式(1)に基づいてSOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtが演算される。
First, the excess air ratio target value λ SPL_Trgt at the time of SOx purge lean control is read from the first target excess air
MAFSPL_Trgt=λSPL_Trgt×Qfnl_corrd×RoFuel×AFRsto/Maf_corr・・・(1) MAF SPL_Trgt = λ SPL_Trgt × Q fnl_corrd × Ro Fuel × AFR sto / Maf_corr (1)
数式(1)において、Qfnl_corrdは後述する学習補正された燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。 In Equation (1), Q fnl_cord represents a learning-corrected fuel injection amount (excluding post-injection) described later, Ro Fuel represents fuel specific gravity, AFR sto represents a theoretical air-fuel ratio, and Maf_corr represents a MAF correction coefficient described later. Yes.
MAF目標値演算部62によって演算されたMAF目標値MAFSPL_Trgtは、SOxパージフラグFSPがオン(図2の時刻t2参照)になるとランプ処理部63に入力される。ランプ処理部63は、各ランプ係数マップ63A,Bからエンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてランプ係数を読み取ると共に、このランプ係数を付加したMAF目標ランプ値MAFSPL_Trgt_Rampをバルブ制御部64に入力する。
MAF target value MAF SPL_Trgt calculated by the MAF target
バルブ制御部64は、MAFセンサ40から入力される実MAF値MAFActがMAF目標ランプ値MAFSPL_Trgt_Rampとなるように、吸気スロットルバルブ16を閉側に絞ると共に、EGRバルブ24を開側に開くフィードバック制御を実行する。
The
このように、本実施形態では、第1目標空気過剰率設定マップ61から読み取られる空気過剰率目標値λSPL_Trgtと、各インジェクタ11の燃料噴射量とに基づいてMAF目標値MAFSPL_Trgtを設定し、このMAF目標値MAFSPL_Trgtに基づいて空気系動作をフィードバック制御するようになっている。これにより、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をSOxパージリーン制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
Thus, in the present embodiment, the MAF target value MAF SPL_Trgt is set based on the excess air ratio target value λ SPL_Trgt read from the first target excess air
また、各インジェクタ11の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Qfnl_corrdを用いることで、MAF目標値MAFSPL_Trgtをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ11の経年劣化や特性変化、個体差等の影響を効果的に排除することができる。
Further, by using the fuel injection amount Q fnl_corrd after learning correction as the fuel injection amount of each
また、MAF目標値MAFSPL_Trgtにエンジン10の運転状態に応じて設定されるランプ係数を付加することで、吸入空気量の急激な変化によるエンジン10の失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化等を効果的に防止することができる。
Further, by adding a ramp coefficient that is set according to the operating state of the
[SOxパージリッチ制御の燃料噴射量設定]
図4は、SOxパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量QSPR_Trgt(単位時間当たりの噴射量)の設定処理を示すブロック図である。第2目標空気過剰率設定マップ65は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したSOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λSPR_Trgt(第2目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
[Fuel injection amount setting for SOx purge rich control]
FIG. 4 is a block diagram showing processing for setting the target injection amount Q SPR_Trgt (injection amount per unit time) of exhaust pipe injection or post injection in SOx purge rich control. The second target excess air
まず、第2目標空気過剰率設定マップ65から、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてSOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λSPR_Trgtが読み取られて、噴射量目標値演算部66に入力される。さらに、噴射量目標値演算部66では、以下の数式(2)に基づいてSOxパージリッチ制御時の目標噴射量QSPR_Trgtが演算される。
First, the excess air ratio target value λ SPR_Trgt at the time of SOx purge rich control is read from the second target excess air
QSPR_Trgt=MAFSPL_Trgt×Maf_corr/(λSPR_Trgt×RoFuel×AFRsto)−Qfnl_corrd・・・(2) Q SPR_Trgt = MAF SPL_Trgt × Maf_corr / (λ SPR_Trgt × Ro Fuel × AFR sto ) −Q fnl_corrd (2)
数式(2)において、MAFSPL_TrgtはSOxパージリーン時のMAF目標値であって、前述のMAF目標値演算部62から入力される。また、QfnlRaw_corrdは後述する学習補正されたMAF追従制御適用前の燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
In Expression (2), MAF SPL_Trgt is the MAF target value at the SOx purge lean, and is input from the above-described MAF target
噴射量目標値演算部66によって演算された目標噴射量QSPR_Trgtは、後述するSOxパージリッチフラグFSPRがオンになると、排気管噴射装置34又は、各インジェクタ11に噴射指示信号として送信される。
The target injection amount Q SPR_Trgt calculated by the injection amount target
このように、本実施形態では、第2目標空気過剰率設定マップ65から読み取られる空気過剰率目標値λSPR_Trgtと、各インジェクタ11の燃料噴射量とに基づいて目標噴射量QSPR_Trgtを設定するようになっている。これにより、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をSOxパージリッチ制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
As described above, in this embodiment, the target injection amount Q SPR_Trgt is set based on the air excess rate target value λ SPR_Trgt read from the second target air excess
また、各インジェクタ11の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Qfnl_corrdを用いることで、目標噴射量QSPR_Trgtをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ11の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。
Further, by using the fuel injection amount Q fnl_corrd after learning correction as the fuel injection amount of each
[SOxパージ制御の触媒温度調整制御]
SOxパージ制御中にNOx吸蔵還元型触媒32に流入する排気温度(以下、触媒温度ともいう)は、図2の時刻t2〜t4に示すように、排気管噴射又はポスト噴射を実行するSOxパージリッチフラグFSPRのオン・オフ(リッチ・リーン)を交互に切り替えることで制御される。SOxパージリッチフラグFSPRがオン(FSPR=1)にされると、排気管噴射又はポスト噴射によって触媒温度は上昇する(以下、この期間を噴射期間TF_INJという)。一方、SOxパージリッチフラグFSPRがオフにされると、排気管噴射又はポスト噴射の停止によって触媒温度は低下する(以下、この期間をインターバルTF_INTという)。
[Catalyst temperature adjustment control for SOx purge control]
The exhaust temperature (hereinafter also referred to as catalyst temperature) flowing into the NOx occlusion
本実施形態において、噴射期間TF_INJは、予め実験等により作成した噴射期間設定マップ(不図示)からエンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに対応する値を読み取ることで設定される。この噴射時間設定マップには、予め実験等によって求めた排気の空気過剰率を第2目標空気過剰率まで確実に低下させるのに必要となる噴射期間が、エンジン10の運転状態に応じて設定されている。
In the present embodiment, the injection period TF_INJ is set by reading values corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q from an injection period setting map (not shown) created in advance by experiments or the like. In this injection time setting map, an injection period required to reliably reduce the excess air ratio of exhaust gas obtained in advance through experiments or the like to the second target excess air ratio is set according to the operating state of the
インターバルTF_INTは、触媒温度が最も高くなるSOxパージリッチフラグFSPRがオンからオフに切り替えられた際に、フィードバック制御によって設定される。具体的には、SOxパージリッチフラグFSPRがオフされた際の目標触媒温度と推定触媒温度との偏差ΔTに比例して入力信号を変化させる比例制御と、偏差ΔTの時間積分値に比例して入力信号を変化させる積分制御と、偏差ΔTの時間微分値に比例して入力信号を変化させる微分制御とで構成されるPID制御によって処理される。目標触媒温度は、NOx吸蔵還元型触媒32からSOxを離脱可能な温度で設定され、推定触媒温度は、例えば、第1排気温度センサ43で検出される酸化触媒31の入口温度と、酸化触媒31及びNOx吸蔵還元型触媒32の内部での発熱反応等に基づいて推定すればよい。
The interval T F_INT is set by feedback control when the SOx purge rich flag F SPR at which the catalyst temperature is highest is switched from on to off. Specifically, the proportional control for changing the input signal in proportion to the deviation ΔT between the target catalyst temperature and the estimated catalyst temperature when the SOx purge rich flag FSPR is turned off, and the time integral value of the deviation ΔT are proportional. This is processed by PID control constituted by integral control for changing the input signal and differential control for changing the input signal in proportion to the time differential value of the deviation ΔT. The target catalyst temperature is set at a temperature at which SOx can be removed from the NOx
図5の時刻t1に示すように、フィルタ強制再生の終了(FDPF=0)によってSOxパージフラグFSPがオンされると、SOxパージリッチフラグFSPRもオンにされ、さらにフィードバック計算も一旦リセットされる。すなわち、フィルタ強制再生直後の初回は、噴射期間設定マップで設定した噴射期間TF_INJ_1に応じて排気管噴射又はポスト噴射が実行される(図5の時刻t1〜t2参照)。これにより、フィルタ強制再生で上昇した排気温度を低下させることなく、速やかにSOxパージ制御に移行され、燃料消費量を低減することができる。 As shown at time t 1 in FIG. 5, when the SOx purge flag F SP is turned on by the end of forced filter regeneration (F DPF = 0), the SOx purge rich flag F SPR is also turned on, and the feedback calculation is also reset once. Is done. That is, for the first time immediately after the forced filter regeneration, exhaust pipe injection or post injection is executed according to the injection period TF_INJ_1 set in the injection period setting map (see times t 1 to t 2 in FIG. 5). Thereby, without reducing the exhaust temperature that has risen due to the forced filter regeneration, it is possible to promptly shift to the SOx purge control and reduce the fuel consumption.
次いで、噴射期間TF_INJ_1の経過によってSOxパージリッチフラグFSPRがオフになると、PID制御によって設定されたインターバルTF_INT_1が経過するまで、SOxパージリッチフラグFSPRはオフとされる(図5の時刻t2〜t3参照)。さらに、インターバルTF_INT_1の経過によってSOxパージリッチフラグFSPRがオンにされると、再び噴射期間TF_INJ_2に応じた排気管噴射又はポスト噴射が実行される(図5の時刻t3〜t4参照)。その後、これらSOxパージリッチフラグFSPRのオン・オフの切り替えは、後述するSOxパージ制御の終了判定によってSOxパージフラグFSPがオフ(図5の時刻tn参照)にされるまで繰り返し実行される。 Then, when the SOx purge rich flag F SPR is turned off with the passage of the injection period T F_INJ_1, until interval T F_INT_1 set by PID control has elapsed, SOx purge rich flag F SPR is turned off (time in FIG. 5 t see 2 ~t 3). Further, when the SOx purge rich flag F SPR is turned on by the lapse of the interval T F_INT_1, injection period T F_INJ_2 exhaust pipe injection or post injection according to is performed again (see time t 3 ~t 4 of 5 ). Thereafter, the switching on and off of these SOx purge rich flag F SPR is repeatedly executed until the SOx the purge flag F SP is turned off (see time t n in FIG. 5) by the completion judgment of the SOx purge control described later.
このように、本実施形態では、触媒温度を上昇させると共に空気過剰率を第2目標空気過剰率まで低下させる噴射期間TF_INJをエンジン10の運転状態に基づいて参照されるマップから設定すると共に、触媒温度を降下させるインターバルTF_INTをPID制御によって処理するようになっている。これにより、SOxパージ制御中の触媒温度をパージに必要な所望の温度範囲に効果的に維持しつつ、空気過剰率を目標過剰率まで確実に低下させることが可能になる。
As described above, in the present embodiment, the injection period TF_INJ for raising the catalyst temperature and lowering the excess air ratio to the second target excess air ratio is set from the map referred to based on the operating state of the
[SOxパージ制御の禁止処理]
エンジン回転数Neが高い状態やインジェクタ11の燃料噴射量が多い状態でSOxパージを行うと、エンジン温度の急上昇を招く可能性がある。また、エンジン回転数Neが高い状態では、吸入空気量を絞るSOxパージリーン制御の精度を確保できない課題もある。一方、エンジン回転数Neが低い状態や触媒温度が活性温度未満の状態で未燃燃料を供給すると、HCスリップの増加によって白煙等の発生を招く課題がある。
[SOx purge control prohibition process]
If the SOx purge is performed in a state where the engine speed Ne is high or the fuel injection amount of the
図6は、SOxパージ禁止部70によるSOxパージ実行の禁止処理を示すブロック図である。SOxパージ禁止部70は、本発明の再生禁止手段であって、(1)エンジン回転数Neが所定の上限回転数閾値よりも高い場合、(2)エンジン回転数Neが所定の下限回転数閾値よりも低い場合、(3)インジェクタ11の燃料噴射量が所定の上限噴射量閾値よりも多い場合及び、(4)NOx吸蔵還元型触媒32の触媒温度が所定の触媒活性温度未満となる何れかの条件が成立すると、SOxパージ禁止フラグFPro_SPをオン(FPro_SP=1)にしてSOxパージ制御部60へ送信する。
FIG. 6 is a block diagram showing the SOx purge execution prohibition process by the SOx
すなわち、これら条件(1)〜(4)の何れかを満たさない場合は、SOxパージ制御の実行が禁止され、これら条件(1)〜(4)の全てを満たす場合にSOxパージ制御の実行が許可されるようになっている。これにより、SOxパージによるエンジン10の過昇温や白煙の発生等を効果的に防止することが可能になる。
That is, if any of these conditions (1) to (4) is not satisfied, the execution of the SOx purge control is prohibited, and if all of these conditions (1) to (4) are satisfied, the execution of the SOx purge control is prohibited. Allowed. Thereby, it is possible to effectively prevent an excessive temperature rise of the
なお、SOxパージの禁止判定に用いるこれらの条件(1)〜(4)は、排気をリッチ化してNOx吸蔵還元型触媒32に吸蔵されているNOxを還元浄化により放出させる所謂NOxパージの禁止判定に適用することも可能である。
Note that these conditions (1) to (4) used for the SOx purge prohibition determination are the so-called NOx purge prohibition determination in which exhaust is enriched and NOx stored in the NOx
[SOxパージ制御の終了判定]
SOxパージ制御は、(1)SOxパージフラグFSPのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、(2)SOxパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、(3)エンジン10の運転状態やNOx/ラムダセンサ45のセンサ値等を入力信号として含む所定のモデル式に基づいて演算されるNOx吸蔵還元型触媒32のSOx吸着量がSOx除去成功を示す所定の閾値まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、SOxパージフラグFSPをオフにして終了される(図2の時刻t4、図5の時刻tn参照)。
[Determining completion of SOx purge control]
SOx purge control, (1) SOx purge flag F from on the SP injection quantity of the exhaust pipe injection or post injection accumulated, when the amount of the cumulative injected has reached the predetermined upper limit threshold amount, of (2) SOx purge control When the elapsed time counted from the start reaches a predetermined upper threshold time, (3) calculation is performed based on a predetermined model formula including the operating state of the
このように、本実施形態では、SOxパージ制御の終了条件に累積噴射量及び、経過時間の上限を設けたことで、SOxパージが排気温度の低下等によって進捗しなかった場合に、燃料消費量が過剰になることを効果的に防止することができる。 As described above, in this embodiment, when the SOx purge control end condition is provided with the upper limit of the cumulative injection amount and the elapsed time, the fuel consumption amount when the SOx purge does not progress due to a decrease in the exhaust temperature or the like. Can be effectively prevented from becoming excessive.
[MAF追従制御]
MAF追従制御部80は、(1)通常運転のリーン状態からSOxパージ制御又はNOxパージ制御によるリッチ状態への切り替え期間及び、(2)SOxパージ制御又はNOxパージ制御によるリッチ状態から通常運転のリーン状態への切り替え期間に、各インジェクタ11の燃料噴射タイミング及び燃料噴射量をMAF変化に応じて補正する制御(以下、この制御をMAF追従制御という)を実行する。
[MAF tracking control]
The MAF follow-up
[噴射量学習補正]
図7に示すように、噴射量学習補正部90は、学習補正係数演算部91と、噴射量補正部92とを有する。
[Injection amount learning correction]
As shown in FIG. 7, the injection amount learning
学習補正係数演算部91は、エンジン10のリーン運転時にNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActと、推定ラムダ値λEstとの誤差Δλに基づいて燃料噴射量の学習補正係数FCorrを演算する。排気がリーン状態のときは、排気中のHC濃度が非常に低いので、酸化触媒33でHCの酸化反応による排気ラムダ値の変化は無視できるほど小さい。このため、酸化触媒31を通過して下流側のNOx/ラムダセンサ45で検出される排気中の実ラムダ値λActと、エンジン10から排出された排気中の推定ラムダ値λEstとは一致すると考えられる。すなわち、これら実ラムダ値λActと推定ラムダ値λEstとに誤差Δλが生じた場合は、各インジェクタ11に対する指示噴射量と実噴射量との差によるものと仮定することができる。以下、この誤差Δλを用いた学習補正係数演算部91による学習補正係数の演算処理を図8のフローに基づいて説明する。
The learning correction
ステップS300では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて、エンジン10がリーン運転状態にあるか否かが判定される。リーン運転状態にあれば、学習補正係数の演算を開始すべく、ステップS310に進む。
In step S300, based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, it is determined whether or not the
ステップS310では、推定ラムダ値λEstからNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActを減算した誤差Δλに、学習値ゲインK1及び補正感度係数K2を乗じることで、学習値FCorrAdptが演算される(FCorrAdpt=(λEst−λAct)×K1×K2)。推定ラムダ値λEstは、エンジン回転数Neやアクセル開度Qに応じたエンジン10の運転状態から推定演算される。また、補正感度係数K2は、図7に示す補正感度係数マップ91AからNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActを入力信号として読み取られる。
In step S310, an error Δλ obtained by subtracting the actual lambda value λ Act detected by the NOx /
ステップS320では、学習値FCorrAdptの絶対値|FCorrAdpt|が所定の補正限界値Aの範囲内にあるか否かが判定される。絶対値|FCorrAdpt|が補正限界値Aを超えている場合、本制御はリターンされて今回の学習を中止する。 In step S320, it is determined whether or not the absolute value | F CorrAdpt | of the learning value F CorrAdpt is within the range of the predetermined correction limit value A. If the absolute value | F CorrAdpt | exceeds the correction limit value A, the present control is returned to stop the current learning.
ステップS330では、学習禁止フラグFProがオフか否かが判定される。学習禁止フラグFProとしては、例えば、エンジン10の過渡運転時、SOxパージ制御時(FSP=1)、NOxパージ制御時(FNP=1)等が該当する。これらの条件が成立する状態では、実ラムダ値λActの変化によって誤差Δλが大きくなり、正確な学習を行えないためである。エンジン10が過渡運転状態にあるか否かは、例えば、NOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActの時間変化量に基づいて、当該時間変化量が所定の閾値よりも大きい場合に過渡運転状態と判定すればよい。
In step S330, it is determined whether the learning prohibition flag FPro is off. The learning prohibition flag F Pro corresponds to, for example, transient operation of the
ステップS340では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照される学習値マップ91B(図7参照)が、ステップS310で演算された学習値FCorrAdptに更新される。より詳しくは、この学習値マップ91B上には、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに応じて区画された複数の学習領域が設定されている。これら学習領域は、好ましくは、使用頻度が多い領域ほどその範囲が狭く設定され、使用頻度が少ない領域ほどその範囲が広く設定されている。これにより、使用頻度が多い領域では学習精度が向上され、使用頻度が少ない領域では未学習を効果的に防止することが可能になる。
In step S340, the learning
ステップS350では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号として学習値マップ91Bから読み取った学習値に「1」を加算することで、学習補正係数FCorrが演算される(FCorr=1+FCorrAdpt)。この学習補正係数FCorrは、図7に示す噴射量補正部92に入力される。
In step S350, the learning correction coefficient F Corr is calculated by adding “1” to the learned value read from the learned
噴射量補正部92は、パイロット噴射QPilot、プレ噴射QPre、メイン噴射QMain、アフタ噴射QAfter、ポスト噴射QPostの各基本噴射量に学習補正係数FCorrを乗算することで、これら燃料噴射量の補正を実行する。
The injection
このように、推定ラムダ値λEstと実ラムダ値λActとの誤差Δλに応じた学習値で各インジェクタ11に燃料噴射量を補正することで、各インジェクタ11の経年劣化や特性変化、個体差等のバラツキを効果的に排除することが可能になる。
In this way, by correcting the fuel injection amount to each
[MAF補正係数]
MAF補正係数演算部95は、SOxパージ制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtや目標噴射量QSPR_Trgtの設定及び、NOxパージ制御時のMAF目標値MAFNPL_Trgtや目標噴射量QNPR_Trgtの設定に用いられるMAF補正係数Maf_corrを演算する。
[MAF correction coefficient]
MAF correction
本実施形態において、各インジェクタ11の燃料噴射量は、NOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActと推定ラムダ値λEstとの誤差Δλに基づいて補正される。しかしながら、ラムダは空気と燃料の比であるため、誤差Δλの要因が必ずしも各インジェクタ11に対する指示噴射量と実噴射量との差の影響のみとは限らない。すなわち、ラムダの誤差Δλには、各インジェクタ11のみならずMAFセンサ40の誤差も影響している可能性がある。
In the present embodiment, the fuel injection amount of each
図9は、MAF補正係数演算部95によるMAF補正係数Maf_corrの設定処理を示すブロック図である。補正係数設定マップ96は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したMAFセンサ40のセンサ特性を示すMAF補正係数Maf_corrが予め実験等に基づいて設定されている。
FIG. 9 is a block diagram showing the setting process of the MAF correction coefficient Maf_corr by the MAF correction
MAF補正係数演算部95は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号として補正係数設定マップ96からMAF補正係数Maf_corrを読み取ると共に、このMAF補正係数Maf_corrをMAF目標値演算部62及び噴射量目標値演算部66に送信する。これにより、SOxパージ制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtや目標噴射量QSPR_Trgtの設定に、MAFセンサ40のセンサ特性を効果的に反映することが可能になる。
The MAF correction
[その他]
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
[Others]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.
10 エンジン
11 インジェクタ
12 吸気通路
13 排気通路
16 吸気スロットルバルブ
24 EGRバルブ
31 酸化触媒
32 NOx吸蔵還元型触媒
33 フィルタ
34 排気管噴射装置
40 MAFセンサ
45 NOx/ラムダセンサ
50 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (4)
排気をリッチ状態にして前記NOx還元型触媒のNOx浄化能力を回復させる再生処理を実行する再生制御手段と、
前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得手段と、
前記回転数取得手段で取得される回転数が所定の上限回転数閾値よりも高くなると、前記再生制御手段による再生処理の実行を禁止する再生禁止手段と、を備える
排気浄化システム。 A NOx reduction catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for reducing and purifying NOx in the exhaust;
A regeneration control means for performing a regeneration process for recovering the NOx purification ability of the NOx reduction catalyst by making the exhaust rich.
A rotational speed acquisition means for acquiring the rotational speed of the internal combustion engine;
An exhaust purification system comprising: a regeneration prohibiting unit that prohibits execution of regeneration processing by the regeneration control unit when the rotational speed acquired by the rotational speed acquisition unit becomes higher than a predetermined upper limit rotational speed threshold value.
請求項1に記載の排気浄化システム。 The exhaust purification system according to claim 1, wherein the regeneration prohibiting unit prohibits execution of regeneration processing by the regeneration control unit when the rotational speed acquired by the rotational speed acquiring unit is lower than a predetermined lower limit rotational speed threshold. .
請求項1又は2に記載の排気浄化システム。 3. The exhaust purification system according to claim 1, wherein the regeneration prohibiting unit prohibits execution of regeneration processing by the regeneration control unit when the fuel injection amount of the injector of the internal combustion engine exceeds a predetermined upper limit injection amount threshold value. .
前記再生禁止手段は、前記触媒温度取得手段で取得される触媒温度が所定の触媒活性温度未満になると、前記再生制御手段による再生処理の実行を禁止する
請求項1から3の何れか一項に記載の排気浄化システム。
A catalyst temperature acquisition means for acquiring the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst;
4. The regeneration prohibiting unit prohibits execution of regeneration processing by the regeneration control unit when the catalyst temperature acquired by the catalyst temperature acquiring unit becomes lower than a predetermined catalyst activation temperature. 5. The described exhaust purification system.
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